森林のダイナミクス

森林の動態とは、森林生態系を形成し変化させる根底にある物理的および生物学的な力です。森林の継続的な変化の状態は、撹乱と遷移という 2 つの基本要素にまとめることができます。

森林撹乱とは、個々の生物の成長と死を超えて、森林生態系の構造と構成に変化を引き起こす出来事である。撹乱の頻度と強度はさまざまであり、火災、地滑り、風、火山の噴火、まれな隕石の衝突、昆虫、菌類、その他の病原体の発生などの自然災害、放牧や踏みつけなどの動物が原因の影響、戦争、伐採、汚染、都市化や農業のための土地の開拓、外来種の導入などの人為的撹乱が含まれる。すべての撹乱が森林生態系全体を破壊したり、悪影響を与えたりするわけではない。多くの自然撹乱は再生と成長を可能にし、必要な栄養素を放出することが多い。^[1]

小規模な撹乱は、森林内の多様性と異質性を生み出し、維持するための鍵です。小規模な撹乱とは、一本の木が倒れるなどの現象で、これにより隙間ができ、光が樹冠を通して下層林や林床に届きます。この利用可能な光により、初期遷移期の耐陰性のない種が優勢な森林内に定着して個体群を維持できるようになり、老齢林として認識される複雑な空間モザイク林構造が形成されます。このプロセスはパッチダイナミクスまたはギャップダイナミクスと呼ばれ、熱帯、温帯、亜寒帯を含む多くの種類の森林で説明されています。^[2]

特定の地域や生態系を特徴付ける一連の自然撹乱とパターンは、生態系の撹乱レジームと呼ばれます。自然群集は、その自然撹乱レジームと密接に関連しています。^[3]たとえば、温帯雨林と北方熱帯雨林では、通常、高頻度で小規模なイベントで構成される撹乱レジームがあり、その結果、非常に古い木々が優勢な非常に複雑な森林が形成されます。^[4]対照的に、頻繁な火災など、高強度の林分置換イベントで構成される撹乱レジームを持つ森林は、構造がより均一で、比較的若い林分を持つ傾向があります。

森林の遷移とは、撹乱後に種が回復し再生する過程である。撹乱の種類、気候や気象条件、定着種の存在、種間の相互作用はすべて、遷移の経路に影響を与える。種の多様性と構成は遷移を通じて変動する。遷移の古典的なモデルはリレー植物相として知られ、優勢種のリレーを指す。林分置換型の撹乱の後、日陰に弱い種が定着して優勢な樹冠に成長するが、日陰に弱いため、自身の樹冠の下で再生することができない。日陰に強い種で構成された下層植生が徐々に樹冠を置き換え、日陰に強いため自身の樹冠の下で再生できるため、優勢種となる。^[5] 遷移はリレー植物相モデルが説明するほど完全でも指向的でもないことが多い。種によっては日陰に中程度に耐性があり、樹冠を通して入ってくるわずかな光を利用して生き延びるものもあり、さらなる撹乱によって小さな隙間ができることもあります。これらの要因やその他の要因により、優占種の混合や、遷移のそれほど明白ではない「終わり」（極相群集）が生じる可能性があります。^[6]

多くの遷移軌道は、基本的な4段階の発達パターンに従います。これらの最初の段階である林分形成は、大きな撹乱の後に発生し、多くの種が光と栄養が豊富な地域に到着します。2番目の段階である幹排除は、資源が利用しにくくなるにつれてこれらの種が成長し競争することを意味します。おそらく1つまたはいくつかの種が競争に勝ち、林分優占種になります。3番目の段階である下層林の再形成は、さらなる撹乱とギャップの形成を伴います。この時点で成層化が進み、樹冠、中層林、下層林の層が出現します。老齢林として知られる最後の段階は、下層林の再形成の拡大と完了であり、複雑な多齢で多層の森林が発達します。^[7]

森林は気候に敏感なので、気候変動は生態系のダイナミクスに大きな影響を与える可能性があります。二酸化炭素レベルの上昇は木の生産性と成長を増加させる可能性がありますが、他の栄養素が制限されると減少します。気温と降水量の変化は、さまざまな種の繁栄とその結果生じる種の集合に影響を与える可能性があります。^[8]気候変動の多くの要因は、生態系の撹乱レジームにも影響を及ぼし、森林がさまざまな撹乱に対してより影響を受けやすくしたり、撹乱後の回復を変えたり、妨げたりします。^[9]

森林は、木材、淡水、炭素貯蔵、レクリエーションの場など、多くの生態系サービスを提供します。これらのサービスと、森林が提供する自然の生息地や生物多様性を保護するには、森林を生成し維持する動態を理解することが最優先事項です。林業や造林事業では、効果的な管理と保全技術を実施するために、森林の動態を徹底的に理解する必要があります。^{[引用が必要]}

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